硫化铋忆阻器的制备及其图像识别研究

随着现代信息技术的飞速发展,传统的冯·诺伊曼计算架构存在数据处理与存储分离现象,在数据处理方面出现了瓶颈。基于忆阻器的人工突触阵列具有高的并行计算能力以及存算一体的特点,使得其在神经形态计算和人工神经网络等领域的应用具有显著优势。通过采用溶液旋涂法,在空气环境下成功制备了结构为Ag/Bi_(2)S_(3)/ITO的忆阻器件,并对器件的忆阻特性进行了测试。直流Ⅰ-Ⅴ循环测试结果表明,所制备的忆阻器具有极低的开关电压和良好的一致性。此外,通过设置合适的脉冲测试条件进一步获得了线性的电导调节特性。最后,将具有非易失特性的Ag/Bi_(2)S_(3)/ITO忆阻器作为人工突触和神经元建模,利用Python构建了用于手写数字识别的全连接神经网络,其线性可调节电导特性作为网络的权重更新,获得了高达87.46%的数字识别准确率,该研究结果为新型低功耗类脑芯片提供了一种可行的应用方案。

硫化铋/钨酸铋/碳纳米管三元复合材料的制备及其光催化性能的研究

采用一步水热法制备了硫化铋/钨酸铋/碳纳米管(Bi_(2)S_(3)/Bi_(2)WO_(6)/CNTs)三元复合材料,并通过XRD、SEM、TEM、XPS等手段对材料进行了表征。结果表明,当Bi_(2)S_(3)与Bi_(2)WO_(6)摩尔比为1∶1、水热处理时间为12 h时,复合材料表现出良好的光催化活性,即在90 min内对盐酸四环素(TCH)的光催化降解效率为92%。当复合材料循环使用3次后,催化效率仅略有下降,循环稳定性良好。

具有n-n型异质结的复合材料Bi_(2)S_(3)/MIL-125(Ti)光电性能研究

以硫代硫酸钠·五水合物(Na_(2)S_(2)O_(3)·5H_(2)O)、硝酸铋·五水合物(BiN_(3)O_(9)·5H_(2)O)为硫源和铋源,尿素(CON2H4)为结构导向剂,制备了纳米棒状结构的硫化铋(Bi_(2)S_(3)),使其原位生长在MIL-125(Ti)的笼状结构表面。PEC性能测试显示,在0.5 mol·L^(-1)的硫酸钠电解液(pH=6.0)中,Bi_(2)S_(3)/MIL-125(Ti)_(0.07)(MIL-125(Ti)加入量为0.07 g)的复合材料表现出最高的光电性能。光电性能的显著增强主要取决于Bi_(2)S_(3)/MIL-125复合材料的带隙重整效应,对紫外光以及可见光的吸收能力显著提高。但由于Bi_(2)S_(3)/MIL-125光电极与电解液界面之间的电子转移缓慢,为了改善Bi_(2)S_(3)/MIL-125光电极的界面电荷转移动力学性能,利用热还原法引入Ag NPs对Bi_(2)S_(3)/MIL-125光电极进行修饰,制备出的Ag-Bi_(2)S_(3)/MIL-125光电极加快了界面间的电子转移。在-0.5~-0.8 V(versus Ag/AgCl),Bi_(2)S_(3)/MIL-125(Ti)_(0.07)的最大饱和光电流(-0.90 mA·cm^(-2))是未修饰的Bi_(2)S_(3)(-0.61 mA·cm^(-2))的1.5倍;Ag-Bi_(2)S_(3)/MIL-125(Ti)_(0.07)的最大饱和光电流(-1.87 mA·cm^(-2))是未修饰的Bi_(2)S_(3)(-0.61 mA·cm^(-2))的3.1倍。

Bi_(2)S_(3)/TiO_(2)纳米锥光阳极的制备及其光电催化降解土霉素

使用两步水热法成功制备了棒状Bi_(2)S_(3)修饰的TiO2纳米锥(TNCs)光阳极材料,通过调节硫元素的含量探索最佳负载,并用于模拟可见光下降解土霉素。对Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极的晶型、元素价态、表面形貌和光电、电化学性能进行了详细的表征。结果表明,Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极显著提高了光电催化性能,表现出更低的电荷转移电阻,光电流密度是TNCs的3倍左右。紫外-可见分光光度计在355nm处测试结果表明,Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极在90min内成功降解了80.3%的土霉素,5次循环后仍保持良好的稳定性。此外,还对带隙能、价带谱、莫特-肖特基曲线和自由基捕获实验进行分析,提出了一种可能的光电催化降解机理。这些结果表明,Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极对降解抗生素具有很大的潜力。

Bi_(2)S_(3)/BaTiO_(3)复合光催化剂的制备及其光催化性能的研究

由于BaTiO_(3)(BTO)面临着太阳能利用率低、光生载流子快速重组和稳定性差的问题,严重限制其在可见光下降解有机污染物。以BaTiO_(3)为基体采用简单的水热法在其周围制备了不同物质的量比的Bi_(2)S_(3)/BTO p-n异质结,以改善BaTiO_(3)的光催化性能。分别采用XRD、SEM、EDS、TEM、XPS、PL、UV-Vis DR、EIS、瞬态光电流响应等表征手段对样品的结构、形貌、表面价态以及光电性能进行分析。以RhB为模拟污染物,测试了复合材料的光催化活性和稳定性。结果表明,与单组分催化剂相比,Bi_(2)S_(3)/BTO复合材料的催化性能得到了显著提升。在可见光下照射150 min后,对RhB的降解率高达98.7%;经5个循环,降解率仍为86%。通过对光催化剂的机理研究表明羟基自由基、超氧自由基、光生空穴均在光催化反应中起作用,并提出了一种可能的p-n异质结光催化机理。

室温脉冲激光原位沉积技术制备Cu_(2)(Zn_(1-x)Fe_(x))SnS_(4)/Bi_(2)S_(3)异质结及其光电性能

采用具有磁性的Fe取代Cu_(2)ZnSnS_(4)(CZTS)中Zn组分,制备Cu_(2)(Zn_(1-x)Fe_(x))SnS_(4)(CZFTS)薄膜。将电子传输层Bi_(2)S_(3)与CZFTS耦合,采用室温脉冲激光沉积技术(RT-PLD)制备了CZFTS/Bi_(2)S_(3)异质结构。研究了Fe掺杂对于CZFTS薄膜形貌、结晶度和吸光度的影响。测试了单层薄膜和异质结构的光电响应特性,实验表明与单层CZFTS薄膜相比,CZFTS/Bi_(2)S_(3)异质结在可见光区域内的光电响应速度至少提高了一个数量级,响应时间缩短至几十ms。

Bi_(2)S_(3)-BiOI异质结光催化去除水中Cr(Ⅵ)的研究

近年来,利用光催化剂还原Cr(Ⅵ)的研究受到广泛关注。利用水热法制备了Bi_(2)S_(3)-BiOI异质结光催化剂,对比分析了Bi_(2)S_(3)、BiOI及Bi_(2)S_(3)-BiOI异质结在可见光下去除Cr(Ⅵ)的效果。研究发现,Bi_(2)S_(3)和BiOI结合为异质结后,光催化还原Cr(Ⅵ)的效率得到大幅提升,在最佳条件(制备pH为8,Na_(2)S_(2)O_(3)·5H_(2)O添加量为2 mmol,污染物pH为3,催化剂投加量为0.5 g/L)下,Bi_(2)S_(3)-BiOI异质结可在12 min内实现100%的Cr(Ⅵ)去除率,光还原Cr(Ⅵ)的一级反应速率常数分别为Bi_(2)S_(3)和BiOI的40.3倍和116.6倍。通过一系列表征分析,揭示了Bi_(2)S_(3)-BiOI异质结的形成过程和光电性能,并提出了Bi_(2)S_(3)-BiOI异质结光催化还原Cr(Ⅵ)的机理。Bi_(2)S_(3)-BiOI异质结具有良好的稳定性和重复利用性,重复利用5次后仍能有效去除Cr(Ⅵ)。本研究合成的新型Bi_(2)S_(3)-BiOI异质结光催化剂为高效去除水中Cr(Ⅵ)提供了一个新思路。

Bi_(2)S_(3)对有机溶剂中碘的吸附性能研究

含铋材料相比于含银碘吸附剂具有制备成本低、碘吸附容量高,吸附速率快等优点,在含碘废物的处理领域具有潜在的应用价值。本文以二甲亚砜和水作溶剂,五水硝酸铋和硫粉为原料制备Bi_(2)S_(3)。并以它作为碘吸附剂,研究其对环己烷中I_(2)的吸附性能。吸附动力学拟合数据表明,Bi_(2)S_(3)对I_(2)的吸附服从准二级动力学方程,主要为化学吸附。Bi_(2)S_(3)对I_(2)的最大吸附容量可达2234 mg/g。由扫描电子显微镜和X-射线衍射光谱分析结果可知,I_(2)被Bi_(2)S_(3)成功吸附,所吸附的I_(2)主要以BiI_(3)和BiOI的形式存在。此工作表明含铋材料在含碘废物的处理领域具有潜在的应用价值。

硫化铋复合材料的制备及其在生物分析中的应用研究

近些年来,生物分析技术广泛用于疾病检测、食品安全和环境监测等领域,对人类健康和环境保护有着重要意义,开发更高效、更灵敏的生物分析方法成为了研究热点。在探索不同材料性能的过程中,硫化铋(Bi_(2)S_(3))引起了人们极大的兴趣,得到了高度开发。Bi_(2)S_(3)作为铋基材料之一,具有对人体无害,光电性能优良,易与其他材料复合等特点,因此被广泛应用于生物分析领域。综述了Bi_(2)S_(3)的特点和不同形貌Bi_(2)S_(3)的制备方法,并详细阐述了Bi_(2)S_(3)复合材料在不同类型的生物分析方法中的应用。总结了Bi_(2)S_(3)复合材料的优点以及在生物分析领域的巨大潜力。

TiO_(2)/Bi_(2)S_(3)纳米棒交联异质结构增效光电化学性能

利用光电化学分解水技术实现太阳能到氢能的直接转化是解决能源和环境问题最有希望的方法之一。通过自组装溶剂热法将Bi_(2)S_(3)纳米棒与TiO_(2)纳米棒复合,构建了Bi_(2)S_(3)/TiO_(2)纳米棒交联异质结构用作光电催化分解水的光阳极。研究了不同反应温度对其光电性能的影响,其中反应温度为160℃时构建的Bi_(2)S_(3)/TiO_(2)光电极的光电流密度达到0.2 mA/cm^(2),是原始TiO_(2)纳米棒光电极的20倍。

一种可同时用于钠离子和钾离子电池的Bi2S3基负极材料初探

Bi_(2)S_(3)是一种有潜力的转换合金化负极材料,它具有较高的首次可逆钠离子充/放电容量567.6m Ah·g^(-1)/744.2m Ah·g^(-1)和钾离子充/放电容量464.3m Ah·g^(-1)/984.5m Ah·g^(-1),但稳定性和倍率性能均有待改善。同步进行掺氮碳层包覆(Bi_(2)S_(3)@NC)和石墨烯包覆(Bi_(2)S_(3)@rGO)实验后,发现NC包覆效果不明显,而rGO在较少容量损失的前提下,大幅改善循环稳定性,经100次循环后分别用于钠离子和钾离子存储均可维持100m Ah·g^(-1)左右的可逆容量。且倍率性能改善更为明显,2000mA·g^(-1)时,Bi_(2)S_(3)@rGO仍能保持183.9mAh·g^(-1)的高可逆钠离子存储容量。

g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合材料宽光谱光电探测器制备及其性能研究

通过热聚法制备了g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)S_(3)纳米材料,在室温下进一步利用溶液法得到了g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合结构。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对样品的表面形貌和晶体结构进行了表征,结果表明复合Bi_(2)S_(3)后并没有破坏g-C_(3)N_(4)本身的片层结构,且g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合结构仍然具有较好的结晶质量。基于g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合结构制备了紫外可见光探测器,并对其性能进行了研究。光电探测结果表明g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合结构探测器对紫外光的探测性能显著提高,其最大光电流约为g-C_(3)N_(4)纳米片探测器的12倍。此外,g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)S_(3)复合结构探测器在可见光区也表现出了较好的光响应特性和稳定性,具有宽光谱响应特性。

硫化铋微晶掺杂凝胶玻璃的显微结构研究

硫化铋微晶掺杂凝胶玻璃的显微结构研究叶辉，姜中宏（中国科学院上海光学精密机械研究所２０１８００）ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＳｔｕｄｙｏｆＢｉ＿２Ｓ＿３ＭｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅＤｏｐｅｄＧｅｌＧｌａｓｓ￥ＹｅＨｕｉ；ＪｉａｎｇＺｈｏｎｇｈｏｎ...

Bi_(2)O_(3)/Bi_(2)S_(3)二元异质结光催化剂的合成与制备

半导体光催化技术是解决能源危机和环境污染的有效手段。本文采用水热法制备了Bi_(2)O_(3)、Bi_(2)S_(3)及Bi_(2)O_(3)/Bi_(2)S_(3)复合物。以SEM、XRD等表征方法对样品进行分析,以染料为目标污染物考察了催化剂的光催化性能,并以染料的pH值和催化剂的用量以及催化剂的配比三个因素进行光催化实验,通过实验可知在催化剂对染料MB降解时,染料溶液pH值为3、催化剂为10 mg时为最优的降解效果,最大降解率可以达到96%,并提出了复合催化剂在光催化反应中的可能机理。

花状硫化铋纳米结构的制备及其光热特性研究

以硝酸铋和硫脲为反应物,乙二醇为溶剂,制备了花状硫化铋纳米结构。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及紫外-可见分光光度法(UVVis)等手段,研究了铋源浓度、表面活性剂、反应时间等参数对产物形貌的影响;并对花状硫化铋材料的光热转换性能进行了研究。结果表明:铋源浓度为0.01mol·L^(-1),聚乙烯吡咯烷酮-K30作表面活性剂,反应温度80℃,反应时间20min,得到花状硫化铋纳米结构;其粒度均一,分散均匀,在可见光波段具有较好的光热转换性能。

ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点异质结的制备及光电探测性能研究

为了获得具有多波段响应的ZnO基宽光谱光电探测器,将ZnO与其它窄带隙半导体耦合构建异质结,并基于此制备了光电探测器。本文采用水热法结合连续离子层吸附反应法在FTO衬底上成功制备了ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点异质结材料。通过扫描电子显微镜和能谱仪表征了ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点异质结的表面形貌和元素组成。结果表明,Bi_(2)S_(3)量子点均匀且致密地附着在整个ZnO纳米棒上。此外,基于该ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点异质结制备的探测器能够在无外加偏压条件下工作,即具有自供能特性。与ZnO纳米棒探测器相比,ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点探测器在紫外光照射下的光电流增大了0.065 mA,这主要是因为两者形成的异质结能够有效抑制光生载流子的复合。此外,ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点探测器对可见光也具有优异的探测能力,其对波长为470 nm的蓝光和530 nm的绿光的探测均表现出良好的循环稳定性。

基于表面自聚合的多功能纳米探针制备及性能研究

针对传统纳米探针无法实现核磁共振成型和光热稳定性较差的问题,提出用表面自聚合方法,用PDA包覆Bi_(2)S_(3),然后与具有MRI性能的Gd^(3+)离子进行螯合,合成钆离子修饰的硫化铋@聚多巴胺(Bi_(2)S_(3)@PDA-Gd^(3+))复合纳米探针。通过光学成像仪、磁共振成像仪和动物试验对其性能进行表征。结果表明:体外光声信号强度和体外T1磁共振强度与Bi_(2)S_(3)@PDA-Gd^(3+)浓度表现出良好的线性关系;小鼠尾部静脉注射Bi_(2)S_(3)@PDA-Gd^(3+)8 h后,光声强度值最高为490.424 a.u,随时间的增加,仍表现出良好的光声成像性能;在T1状态下磁共振成像发现,注射4 h后,Bi_(2)S_(3)@PDA-Gd^(3+)在肿瘤处富集,增加肿瘤明亮度。随时间改变,成像效果改变不明显。证实Bi_(2)S_(3)@PDA-Gd^(3+)纳米探针能够为肿瘤诊断及治疗都提供了更精准的技术手段。

氧化石墨烯基纳米纤维材料制备及光热转化性

太阳能光热转化材料在热治疗、生活用水加热、光催化、海水淡化等领域具有广泛的应用潜力和前景,因此开发具有高光热转化效率材料具有重要意义。文中采用一步法合成GO/Bi_(2)S_(3)-PVDF复合纳米纤维,并作为光热转化组分,以具有良好耐化学性能的PVDF为基材,利用静电纺丝技术制备不同GO/Bi_(2)S_(3) NPs含量的GO/Bi_(2)S_(3)-PVDF复合纳米纤维光热转化材料,并对其形貌、光吸收特性及光热转化性能进行研究。结果表明,在全波长范围内,10-GO/Bi_(2)S_(3)-PVDF复合膜的光吸收率优异,高于90%。经300 s太阳辐照后,该复合膜的温度最高可达77.7℃。

MoS_2/Ni_3Bi_2S_2低温刺激下热催化降解亚甲基蓝的研究

利用水热法合成一种新型热敏剂MoS_2/Ni_3Bi_2S_2,并将其用于低温热催化降解亚甲基蓝。通过X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度测定法(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)对样品粉末进行分析。结果表明,MoS_2/Ni_3Bi_2S_2具有优良的热催化性能并使得亚甲基蓝快速被降解。当质量浓度为20 mg/L,40℃下反应2.5 h后溶液去除率高达98.59%。此外,热敏剂还表现出良好的重复使用性能,循环5次后去除率仍高达89.7%。

圆盘状的介孔Bi_(2)WO_(6)/Bi_(2)S_(3)对邻苯二甲酸二丁酯的光催化研究

近年来环境水体中的以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为代表的内分泌干扰物通过生物富集作用在生物体内积累,引起生物体内分泌失调,从而影响了生物体健康。然而,常规的处理方法很难将其完全去除,利用光催化剂来降解内分泌干扰物成为解决此类问题的一种可行途径。以硝酸铋、钨酸钠以及硫化钠为前驱体,采用水热法合成具有介孔结构的圆盘状Bi_(2)WO_(6)/Bi_(2)S_(3)材料。利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)等手段对复合材料的结构和性能进行了表征。考察了Bi_(2)WO_(6)/Bi_(2)S_(3)复合材料对DBP的处理性能,并探讨了复合催化剂光催化活性增强的机理。结果表明:当铋硫比为4时,Bi_(2)WO_(6)/Bi_(2)S_(3)光催化效率最高。